3.1 – Physiologie lang

3.1 – A diffúzió és az ozmózis – Diffusion und Osmose

1. Az élő szervezetben zajló anyagszállítás alapját végső soron a részecskék állandó hőmozgása és az ebből kialakuló diffúzió teremti meg. – Die Grundlage des Stofftransports im lebenden Organismus bilden letztlich die ständige Wärmebewegung der Teilchen und die daraus entstehende Diffusion.

2. Mikroszkopikus szinten az atomok, ionok és molekulák szüntelenül mozognak, miközben gyakran ütköznek egymással és környezetük más alkotóival. – Auf mikroskopischer Ebene bewegen sich Atome, Ionen und Moleküle ununterbrochen, wobei sie häufig miteinander und mit anderen Bestandteilen ihrer Umgebung zusammenstoßen.

3. Bár egyetlen részecske útja rendszertelen és előre nem jelezhető, sok részecske együttes mozgása mégis szabályos anyageloszlást eredményez. – Obwohl der Weg eines einzelnen Teilchens unregelmäßig und nicht vorhersagbar ist, führt die gemeinsame Bewegung vieler Teilchen dennoch zu einer gesetzmäßigen Stoffverteilung.

4. Amennyiben két egymással érintkező területen eltérő egy anyag koncentrációja, több részecske indul el a nagyobb koncentrációjú oldal felől. – Unterscheidet sich die Konzentration eines Stoffes in zwei miteinander verbundenen Bereichen, bewegen sich mehr Teilchen von der Seite mit der höheren Konzentration fort.

5. Ennek következtében eredő anyagáramlás alakul ki, amely a koncentrációkülönbség csökkenésének irányába mutat. – Dadurch entsteht ein Nettostoffstrom, der in Richtung einer Abnahme des Konzentrationsunterschieds verläuft.

6. A folyamat hajtóerejét tehát nem valamely külön szállítóberendezés, hanem maga a fennálló koncentrációkülönbség biztosítja. – Die treibende Kraft des Vorgangs liefert somit keine besondere Transporteinrichtung, sondern der bestehende Konzentrationsunterschied selbst.

7. Diffúzió közben a részecskék nem állnak meg a képzeletbeli határnál, hanem mindkét irányban folyamatosan áthaladnak rajta. – Während der Diffusion bleiben die Teilchen nicht an einer gedachten Grenze stehen, sondern überschreiten sie fortlaufend in beide Richtungen.

8. Mindaddig azonban, amíg az egyik oldalon nagyobb a koncentráció, abba az irányba kevesebb részecske jut vissza, mint amennyi onnan eltávozik. – Solange jedoch auf einer Seite die Konzentration höher ist, gelangen weniger Teilchen dorthin zurück, als von dort wegwandern.

9. A koncentrációk kiegyenlítődésekor az eredő áramlás megszűnik, noha az egyes részecskék mozgása változatlanul folytatódik. – Beim Ausgleich der Konzentrationen endet der Nettostrom, obwohl sich die einzelnen Teilchen weiterhin unverändert bewegen.

10. Ezt az állapotot dinamikus egyensúlynak nevezzük, mert a látszólagos nyugalom mögött állandó mikroszkopikus mozgás zajlik. – Diesen Zustand bezeichnet man als dynamisches Gleichgewicht, weil hinter der scheinbaren Ruhe eine ständige mikroskopische Bewegung abläuft.

11. Mivel a diffúzióhoz a sejtnek nem kell közvetlenül energiát szolgáltatnia, a folyamat a passzív transzport alapvető formája. – Da die Zelle für die Diffusion nicht unmittelbar Energie bereitstellen muss, ist der Vorgang eine grundlegende Form des passiven Transports.

12. A szükséges mozgási energia a környezet hőenergiájából származik, amely a részecskék rendezetlen mozgásában jelenik meg. – Die erforderliche Bewegungsenergie stammt aus der Wärmeenergie der Umgebung, die sich in der ungeordneten Bewegung der Teilchen zeigt.

13. Hétköznapi körülmények között ugyanez a jelenség figyelhető meg, amikor egy illat fokozatosan eloszlik a helyiség levegőjében. – Unter Alltagsbedingungen lässt sich dasselbe Phänomen beobachten, wenn sich ein Duft allmählich in der Raumluft verteilt.

14. Hasonló módon terjed szét a vízbe cseppentett festék is, még akkor is, ha a folyadékot külsőleg nem keverjük meg. – Auf ähnliche Weise verteilt sich ein in Wasser gegebener Farbstoff, selbst wenn die Flüssigkeit von außen nicht umgerührt wird.

15. Biológiai rendszerekben a közeg rendszerint víz, amelyben oldott gázok, ionok, tápanyagok és anyagcseretermékek mozognak. – In biologischen Systemen ist das Medium gewöhnlich Wasser, in dem gelöste Gase, Ionen, Nährstoffe und Stoffwechselprodukte wandern.

16. Az anyagáramlás sebességét több tényező együttesen határozza meg, amelyek közül különösen fontos a koncentrációkülönbség nagysága. – Die Geschwindigkeit des Stoffstroms wird durch mehrere Faktoren gemeinsam bestimmt, unter denen die Größe des Konzentrationsunterschieds besonders wichtig ist.

17. Minél nagyobb az eltérés két terület között, annál több részecske halad időegység alatt a kiegyenlítődés irányába. – Je größer der Unterschied zwischen zwei Bereichen ist, desto mehr Teilchen bewegen sich pro Zeiteinheit in Richtung des Ausgleichs.

18. Jelentős szerepet játszik az a felület is, amelyen keresztül az anyagcsere vagy a gázcsere végbemehet. – Eine bedeutende Rolle spielt auch die Fläche, über die der Stoff- oder Gasaustausch stattfinden kann.

19. Nagyobb cserefelületen egyszerre több részecske haladhat át, ezért ugyanazon körülmények között az anyagáramlás is nagyobb lesz. – Über eine größere Austauschfläche können gleichzeitig mehr Teilchen hindurchtreten, weshalb unter gleichen Bedingungen auch der Stoffstrom größer wird.

20. Ezzel szemben a hosszabb diffúziós út jelentősen lassítja a folyamatot, mivel a részecskéknek több véletlenszerű irányváltozást kell megtenniük. – Demgegenüber verlangsamt eine längere Diffusionsstrecke den Vorgang erheblich, weil die Teilchen mehr zufällige Richtungsänderungen durchlaufen müssen.

21. Rövid távolságokon a diffúzió rendkívül hatékony, nagyobb távolságok áthidalására azonban önmagában már nem alkalmas. – Auf kurzen Strecken ist die Diffusion äußerst wirksam, zur Überbrückung größerer Entfernungen ist sie allein jedoch nicht mehr geeignet.

22. Különösen fontos, hogy a szükséges idő nem egyszerűen a távolsággal, hanem megközelítőleg annak négyzetével növekszik. – Besonders wichtig ist, dass die erforderliche Zeit nicht einfach mit der Entfernung, sondern annähernd mit deren Quadrat zunimmt.

23. Egy néhány mikrométeres út gyorsan megtehető, míg centiméteres távolságokon a kizárólagos diffúziós szállítás már túl lassú lenne. – Eine Strecke von wenigen Mikrometern kann schnell überwunden werden, während ein ausschließlich diffusiver Transport über Zentimeter bereits zu langsam wäre.

24. E fizikai korlát alapvetően meghatározza a sejtek méretét, alakját és a többsejtű szervezetek belső felépítését. – Diese physikalische Grenze bestimmt grundlegend die Größe und Form der Zellen sowie den inneren Aufbau vielzelliger Organismen.

25. Ha egy sejt minden irányban növekszik, térfogata gyorsabban gyarapszik, mint az anyagcserére rendelkezésre álló felszíne. – Wenn eine Zelle in alle Richtungen wächst, nimmt ihr Volumen schneller zu als ihre für den Stoffaustausch verfügbare Oberfläche.

26. Növekvő méret mellett ezért minden egységnyi membránfelületre egyre nagyobb mennyiségű sejtbelső jut. – Mit zunehmender Größe entfällt daher auf jede Einheit der Membranfläche eine immer größere Menge Zellinneres.

27. Egy túl nagy sejt felszíne már nem lenne elegendő ahhoz, hogy a teljes sejttérfogat oxigén- és tápanyagigényét kielégítse. – Die Oberfläche einer zu großen Zelle würde nicht mehr ausreichen, um den Sauerstoff- und Nährstoffbedarf des gesamten Zellvolumens zu decken.

28. Ugyanakkor az anyagcsere során keletkező bomlástermékek eltávolítása is lelassulna, ami veszélyeztetné a belső környezet állandóságát. – Gleichzeitig würde sich auch die Entfernung der beim Stoffwechsel entstehenden Abbauprodukte verlangsamen, wodurch die Konstanz des inneren Milieus gefährdet wäre.

29. Emiatt a legtöbb sejt mikroszkopikus méretű marad, illetve olyan alakot vesz fel, amely növeli a felszín és a térfogat arányát. – Aus diesem Grund bleiben die meisten Zellen mikroskopisch klein oder nehmen eine Form an, die das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen vergrößert.

30. A lapos, hosszúkás vagy elágazó sejtek viszonylag nagy felszínnel rendelkezhetnek anélkül, hogy térfogatuk aránytalanul megnövekedne. – Flache, längliche oder verzweigte Zellen können eine verhältnismäßig große Oberfläche besitzen, ohne dass ihr Volumen übermäßig zunimmt.

31. Amikor egy sejt eléri a számára kedvező méret felső határát, a további növekedés helyett rendszerint osztódással szaporodik. – Erreicht eine Zelle die obere Grenze ihrer günstigen Größe, vermehrt sie sich gewöhnlich durch Teilung, statt weiter zu wachsen.

32. A sok kis sejtből álló szervezet ennek köszönhetően nagy testméretet érhet el, miközben az egyes sejtek diffúziós útjai rövidek maradnak. – Ein aus vielen kleinen Zellen bestehender Organismus kann dadurch eine große Körpergröße erreichen, während die Diffusionswege der einzelnen Zellen kurz bleiben.

33. Többsejtű szervezetekben azonban a sejtek többsége már nem érintkezik közvetlenül a külvilággal, ezért belső szállítórendszerekre van szükség. – In vielzelligen Organismen steht die Mehrzahl der Zellen jedoch nicht mehr unmittelbar mit der Außenwelt in Verbindung, weshalb innere Transportsysteme erforderlich sind.

34. A vérkeringés a különböző anyagokat nagyobb távolságokon áramlással szállítja, majd a végső mikrométereken ismét a diffúzió veszi át a szerepet. – Der Blutkreislauf transportiert verschiedene Stoffe über größere Entfernungen durch Strömung, während auf den letzten Mikrometern erneut die Diffusion übernimmt.

35. Így jut el például az oxigén a tüdő légteréből a vérbe, majd a hajszálerekből a szöveti sejtekhez. – So gelangt beispielsweise Sauerstoff aus dem Luftraum der Lunge in das Blut und anschließend aus den Kapillaren zu den Gewebezellen.

36. Ugyanezen az elven távozik a sejtekben képződő szén-dioxid a szövetközti folyadékon és a véren keresztül a tüdő felé. – Nach demselben Prinzip gelangt das in den Zellen gebildete Kohlendioxid über die Zwischenzellflüssigkeit und das Blut zur Lunge.

37. A hatékony anyagcsere érdekében számos szerv rendkívül nagy, redőzött vagy elágazó cserefelületet alakított ki. – Für einen wirksamen Stoffaustausch haben zahlreiche Organe außerordentlich große, gefaltete oder verzweigte Austauschflächen ausgebildet.

38. Erre szolgálnak a tüdő apró léghólyagocskái, a vékonybél bolyhai, valamint a vese finoman tagolt szűrő- és csatornarendszerei. – Dazu dienen die kleinen Lungenbläschen, die Zotten des Dünndarms sowie die fein gegliederten Filter- und Kanalsysteme der Niere.

39. A cserefelület növelése mellett a határrétegek vékonysága is lényeges, mert rövidebb úton gyorsabban jön létre a kiegyenlítődés. – Neben der Vergrößerung der Austauschfläche ist auch die Dünne der Grenzschichten wesentlich, weil der Ausgleich über kürzere Wege schneller erfolgt.

40. A sejthártya ugyanakkor nem egyszerűen elválasztja a sejtet környezetétől, hanem szelektíven meghatározza az egyes anyagok átjutási lehetőségét. – Die Zellmembran trennt die Zelle zugleich nicht nur von ihrer Umgebung, sondern bestimmt selektiv die Durchtrittsmöglichkeit der einzelnen Stoffe.

41. Egyes molekulák közvetlenül áthaladhatnak a membrán lipidrétegén, mások számára fehérjéből felépülő csatornák vagy hordozók szükségesek. – Einige Moleküle können unmittelbar die Lipidschicht der Membran durchqueren, während andere aus Proteinen aufgebaute Kanäle oder Carrier benötigen.

42. A membrán áteresztőképessége ezért a koncentrációkülönbséggel együtt szabja meg, hogy egy adott anyag milyen gyorsan és milyen irányban mozog. – Die Durchlässigkeit der Membran bestimmt daher zusammen mit dem Konzentrationsunterschied, wie schnell und in welche Richtung sich ein bestimmter Stoff bewegt.

43. Sajátos helyzet alakul ki akkor, amikor a határfelület a víz számára átjárható, bizonyos oldott részecskéket azonban nem enged át. – Eine besondere Situation entsteht, wenn die Grenzfläche für Wasser durchlässig ist, bestimmte gelöste Teilchen jedoch nicht hindurchlässt.

44. Ilyen féligáteresztő hártya két oldalán nemcsak az oldott anyagok, hanem a vízmolekulák eloszlása is különbözhet. – Auf beiden Seiten einer solchen semipermeablen Membran kann sich nicht nur die Verteilung der gelösten Stoffe, sondern auch die der Wassermoleküle unterscheiden.

45. A víz ekkor azon oldal felé mutató eredő mozgást végez, ahol több, a hártyán át nem jutó oldott részecske található. – Das Wasser zeigt dann eine Nettobewegung zu der Seite, auf der sich mehr gelöste Teilchen befinden, die die Membran nicht passieren können.

46. Ezt a folyamatot ozmózisnak nevezzük, amely nem önálló szállítási elv, hanem a víz diffúziójának különleges esete. – Diesen Vorgang bezeichnet man als Osmose, die kein eigenständiges Transportprinzip, sondern einen Sonderfall der Diffusion des Wassers darstellt.

47. Ozmózis során tehát nem az oldott anyag vándorlása áll a középpontban, hanem a víz mozgása a szelektív határfelületen keresztül. – Bei der Osmose steht somit nicht die Wanderung des gelösten Stoffes, sondern die Bewegung des Wassers durch eine selektive Grenzfläche im Mittelpunkt.

48. Mivel a sejtmembrán vízáteresztő képessége nagy, a környezet oldottanyag-összetételének változása gyorsan módosíthatja a sejt víztartalmát és térfogatát. – Da die Wasserpermeabilität der Zellmembran groß ist, kann eine Veränderung der gelösten Stoffe in der Umgebung den Wassergehalt und das Volumen der Zelle rasch verändern.

49. A diffúzió és az ozmózis együtt köti össze a molekulák véletlenszerű mozgását a sejtek ellátásával, alakjával és belső egyensúlyával. – Diffusion und Osmose verbinden gemeinsam die zufällige Bewegung der Moleküle mit der Versorgung, der Form und dem inneren Gleichgewicht der Zellen.

50. E két alapjelenség megértése ezért nélkülözhetetlen a membrántranszport, a folyadékterek, a gázcsere és számos később tárgyalt szabályozási folyamat értelmezéséhez. – Das Verständnis dieser beiden Grundphänomene ist daher unverzichtbar, um den Membrantransport, die Flüssigkeitsräume, den Gasaustausch und zahlreiche später behandelte Regulationsvorgänge zu verstehen.